Nanoplastics kunnen darmmicroben bij muizen verstoren door te interfereren met extracellulaire door blaasjes geleverde microRNA

Nanoplastics kunnen de intestinale integriteit bij muizen in gevaar brengen door de interacties tussen het darmmicrobioom en de gastheer te wijzigen, volgens een papier in Natuurcommunicatie. De studie onderzoekt de complexe interacties van nanoplastics met de darmmicro -omgeving bij muizen.

Nanoplastics zijn stukjes plastic minder dan 1.000 nanometer in diameter, die worden gecreëerd als degradeer kunststoffen. Eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat nanoplastische opname de darmmicrobiota kan verstoren; Het onderliggende mechanisme achter dit effect wordt echter slecht begrepen.

Onderzoeker Wei-Hsuan HSU en collega’s gebruikten RNA-sequencing, transcriptomische analyse en microbiële profilering om de effecten van polystyreen nanoplastics op de intestinale micro-omgeving te analyseren bij ingenomen bij muizen. Ze ontdekten dat nanoplastische accumulatie in de muisdarm was gekoppeld aan veranderde expressie van twee eiwitten die betrokken waren bij intestinale barrière-integriteit (ZO-1 en MUC-13), die de darmpermeabiliteit zouden kunnen verstoren.

De nanoplastics bleken ook een intestinale microbiota -onbalans te veroorzaken, met name een verhoogde overvloed aan Ruminococcaceae, die betrokken is bij gastro -intestinale disfunctie in eerder onderzoek.

Deze bevindingen suggereren een mechanisme waardoor nanoplastics de microbiota en de darmomgeving bij muizen kunnen beïnvloeden. Onderzoek zou echter nodig zijn om de manieren te onderzoeken waarop nanoplastische accumulatie mensen zou kunnen beïnvloeden.

Wei-Hsuan Hsu, de eerste auteur van deze studie, is universitair hoofddocent van het Department of Food Safety/Hygiene and Risk Management, College of Medicine aan de National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan.

“Deze studie is de eerste die aantoont dat plastic deeltjes kunnen interfereren met de microRNA die wordt gedragen door extracellulaire blaasjes tussen darmcellen van muizen en specifieke darmmicroben, het verstoren van gastheer -microbe -communicatie en het veranderen van microbiële samenstelling op manieren die de darmgezondheid van muizen kunnen schaden.

“Aangezien muizen en mensen verschillen in hun darmmicrobiële profielen, is directe inferentie voor risico’s op het gebied van menselijke gezondheid nog niet mogelijk. Langdurige blootstelling en dosis-responsonderzoek zijn nog steeds nodig. Het team heeft ook een simulator van het menselijke intestinale microbiota-ecosysteem ontwikkeld om de effecten van nanoplastics en andere stoffen op menselijke darmmiciota te evalueren.”

Hieronder, Yueh-Hsia Luo, een universitair hoofddocent van het Department of Life Sciences aan de National Central University, Environmental Biomedicine Technology Center (EBMTC), College of Health Sciences & Technology, National Central University, Taiwan, bespreekt de studie en de implicaties ervan.

Waarom is deze studie belangrijk? Hoe kan het toekomstig onderzoek ondersteunen naar de gezondheidseffecten van nanoplastics bij mensen?

Deze studie is de eerste die aantoont dat polyethyleen (PE) nanoplastics de exosoomsecretie door darmbekercellen kunnen veranderen, waardoor de groei van Ruminocaceae wordt bevorderd en bijdraagt ​​aan darmmicrobiota dysbiose. Bovendien kan PE -nanoplastics worden geïnternaliseerd door Lachnospiraceae, die vervolgens extracellulaire blaasjes afscheiden die de secretie van de darmslijm remmen.

Deze veranderingen leiden collectief tot een vermindering van de expressie van strakke junctie -eiwitten in epitheelcellen, waardoor de darmbarrièrefunctie in gevaar wordt gebracht. De in deze studie onthulde mechanismen bieden kritische inzichten in hoe nanoplastics de darmgezondheid verstoren en potentiële biomarkers identificeren die kunnen dienen als indicatoren voor darmblootstelling aan nanoplastics in toekomstige beoordelingen van de menselijke gezondheid.

Hoe moet het grote publiek de resultaten van deze studie interpreteren? Moeten we ons zorgen maken dat nanoplastiek de darmfunctie zou kunnen schaden? Moeten we onze voeding veranderen?

Momenteel is er onvoldoende bewijs dat suggereert dat typische dagelijkse blootstelling aan nanoplastics een aanzienlijk risico vormt voor de darmgezondheid. De blootstellingsniveaus die in deze studie werden gebruikt, waren veel hoger dan die mensen normaal tegenkomen. Daarom hoeft het publiek niet overdreven bezorgd te zijn of onmiddellijk wijzigingen in hun dieet aan te brengen op basis van deze bevindingen.

Wat zijn de inferentiële beperkingen van deze studie? Zijn er aspecten die we met voorzichtigheid moeten interpreteren?

Hoewel deze studie waardevolle inzichten biedt in de biologische mechanismen waarmee nanoplastics de darmgezondheid kunnen beïnvloeden, moet het niet worden geïnterpreteerd als bewijs van een onmiddellijke gezondheidsbedreiging voor mensen. Bij het interpreteren van de bevindingen moeten verschillende belangrijke beperkingen worden overwogen:

1. Hoge blootstellingsdosering: in vitro effecten werden alleen waargenomen bij concentraties van 100.000 deeltjes per ml, en het 12 weken durende in vivo experiment omvatte een totale blootstelling van ongeveer 10¹² deeltjes-substantieel hoger dan typische menselijke blootstellingsniveaus. Daarom kunnen de bevindingen niet direct worden geëxtrapoleerd naar real-world scenario’s voor menselijke blootstelling.
2. Soortenverschillen: muismodellen repliceren de menselijke darmfysiologie niet volledig. Verschillen in soortspecifieke gevoeligheid en nanoplastisch metabolisme kunnen de directe toepasbaarheid van deze resultaten op mensen beperken.
3. Beperkte beoordeling van de menselijke blootstelling: huidige schattingen suggereren dat mensen dagelijks enkele honderden nanoplastische deeltjes kunnen innemen, maar het aandeel dat binnen de nanoschaal valt, is onbekend. Vanwege beperkte experimentele gegevens en de afwezigheid van gevestigde biodistributiemodellen, blijft het moeilijk om nanoplastische accumulatie en verdeling in het menselijk lichaam nauwkeurig te beoordelen.
4. Type enkel materiaal: deze studie onderzocht slechts één type nanoplastisch – 100 nm polyethyleen (PE). Aangezien nanoplastics sterk kunnen variëren in grootte, vorm en chemische samenstelling, is het onduidelijk of dezelfde biologische effecten zouden optreden met andere soorten nanoplastics.

Wat zijn de meest dringende onderzoeksrichtingen om de potentiële gezondheidsrisico’s van nanoplastics aan de menselijke darm en microbiota te bevestigen?

Toekomstig onderzoek moet prioriteit geven aan de volgende gebieden:

1. Ontwikkeling van detectiemethoden met hoge gevoeligheid: het opzetten van analytische technieken die nanoplastics in menselijke biologische monsters nauwkeurig kunnen identificeren en kwantificeren, is essentieel voor het beoordelen van blootstellingsniveaus en potentiële gezondheidsrisico’s.
2. Epidemiologische studies: onderzoeken hoe verschillende populaties reageren op nanoplastische blootstelling en het analyseren van correlaties met darmmicrobiota -samenstelling, immuunresponsen en darmdisfunctie.
3. Realistische blootstellingsmodellering: het gebruik van diermodellen of menselijke darmorganoïden om chronische, lage dosis blootstellingsscenario’s te simuleren en de biodistributie en metabole paden van nanoplastics te volgen onder omstandigheden die de dagelijkse blootstelling aan menselijke mens weerspiegelen.
4. Vergelijkende studies van plastic materialen: het evalueren van de effecten van verschillende soorten kunststoffen op de darm om een ​​uitgebreidere beoordeling van de gezondheidsrisico’s te bieden die verband houden met verschillende nanoplastics.

Gezien de huidige beperkingen in nanoplastische detectietechnologieën en de onzekerheden geassocieerd met het extrapoleren van de resultaten van het diermodel voor mensen, is voortdurend onderzoek van cruciaal belang om de potentiële gezondheidseffecten op lange termijn van nanoplastics bij mensen nauwkeurig te evalueren.